核電化學知識培訓學習教案

1、會計學1核電化學核電化學(huxu)知識培訓知識培訓第一頁，共28頁。第1頁/共27頁第二頁，共28頁。第2頁/共27頁第三頁，共28頁。第3頁/共27頁第四頁，共28頁。第4頁/共27頁第五頁，共28頁?？闯鳇c門道沒？看出點門道沒？ 那就是：那就是：一回路輔助系統(tǒng)大多與水的處理有關(guān)。一回路輔助系統(tǒng)大多與水的處理有關(guān)。在在PWRPWR中，水的作用：中，水的作用： 慢化慢化(mn hu)(mn hu)劑；劑； 冷卻劑；冷卻劑； 換料及廢燃料處理時用作屏蔽材料；換料及廢燃料處理時用作屏蔽材料； 事故時用作安注水；事故時用作安注水； 去污系統(tǒng)中對設(shè)備與人員去污；去污系統(tǒng)中對設(shè)備與人員去污；伴隨一些有

2、害過程：伴隨一些有害過程： 水對材料的腐蝕；水對材料的腐蝕； 水參與裂變產(chǎn)物的遷移；水參與裂變產(chǎn)物的遷移； 水在慢化水在慢化(mn hu)(mn hu)中子過程中被活化；中子過程中被活化； 水在屏蔽射線的同時自身分解。水在屏蔽射線的同時自身分解。 第5頁/共27頁第六頁，共28頁。第6頁/共27頁第七頁，共28頁。第7頁/共27頁第八頁，共28頁。第8頁/共27頁第九頁，共28頁。一般為一般為4l04BqL 4l05BqL。此指標。此指標完全由燃料包殼破損率和冷卻劑凈化系統(tǒng)的效完全由燃料包殼破損率和冷卻劑凈化系統(tǒng)的效率所決定。率所決定。第9頁/共27頁第十頁，共28頁。第10頁/共27頁第十一

3、頁，共28頁。第11頁/共27頁第十二頁，共28頁。水中游離氧的存在是造成金屬材料腐蝕的重要原因。水中游離氧的存在是造成金屬材料腐蝕的重要原因。 在無氧的高溫水中，不銹鋼表面將生成在無氧的高溫水中，不銹鋼表面將生成Fe3O4和和-Fe2O3型氧化物。它們構(gòu)成了致密的氧化膜，保護金屬不被進一型氧化物。它們構(gòu)成了致密的氧化膜，保護金屬不被進一步氧化。步氧化。 相反，若水中存在游離氧，則生成相反，若水中存在游離氧，則生成-Fe2O3型氧化物。型氧化物。它結(jié)構(gòu)疏松，不具備保護作用。它結(jié)構(gòu)疏松，不具備保護作用。氧的存在還加劇奧氏體不銹鋼氯離子應(yīng)力腐蝕破壞。氧的存在還加劇奧氏體不銹鋼氯離子應(yīng)力腐蝕破壞。

4、試驗表明，在無氧的氯化物溶液中，奧氏體不銹鋼不會試驗表明，在無氧的氯化物溶液中，奧氏體不銹鋼不會發(fā)生腐蝕破壞。而在氯離子質(zhì)量分數(shù)相同的條件下，加載試樣發(fā)生腐蝕破壞。而在氯離子質(zhì)量分數(shù)相同的條件下，加載試樣出現(xiàn)裂縫的時間出現(xiàn)裂縫的時間(shjin)與溶液中氧的質(zhì)量分數(shù)成反比。與溶液中氧的質(zhì)量分數(shù)成反比。 當冷卻劑中游離氧的質(zhì)量分數(shù)低于當冷卻劑中游離氧的質(zhì)量分數(shù)低于0.1l0-6時，可以避時，可以避免氯離子引起的應(yīng)力腐蝕發(fā)生。于是這個數(shù)值就成為冷卻劑中免氯離子引起的應(yīng)力腐蝕發(fā)生。于是這個數(shù)值就成為冷卻劑中游離氧含量的上限值。游離氧含量的上限值。第12頁/共27頁第十三頁，共28頁。對于冷卻劑中含氧

5、量采取的控制手段：對于冷卻劑中含氧量采取的控制手段： 對溶液氧的控制對溶液氧的控制 在室溫及常壓下，由空氣中溶入冷卻劑中的在室溫及常壓下，由空氣中溶入冷卻劑中的飽和氧含量為飽和氧含量為10ppm。目前采用的辦法是聯(lián)氨。目前采用的辦法是聯(lián)氨除氧，即通過化學添加箱注入一定數(shù)量聯(lián)氨：除氧，即通過化學添加箱注入一定數(shù)量聯(lián)氨： N2H4O2 N22H2O 以上反應(yīng)在以上反應(yīng)在90120C范圍內(nèi)反應(yīng)速率最快。范圍內(nèi)反應(yīng)速率最快。因而在反應(yīng)堆啟動過程中，在因而在反應(yīng)堆啟動過程中，在90C以下以下(yxi)加入聯(lián)氨，在升溫至加入聯(lián)氨，在升溫至120C時要停留幾小時，時要停留幾小時，直至取樣分析表明氧含量達到水

6、質(zhì)標準為止。直至取樣分析表明氧含量達到水質(zhì)標準為止。聯(lián)氨在聯(lián)氨在175C起緩慢分解，在反應(yīng)堆額定工作起緩慢分解，在反應(yīng)堆額定工作溫度下，已全部分解完畢，因而過量的聯(lián)氨不溫度下，已全部分解完畢，因而過量的聯(lián)氨不會造成不良后果。會造成不良后果。第13頁/共27頁第十四頁，共28頁。 對水的輻射分解產(chǎn)生氧的控制對水的輻射分解產(chǎn)生氧的控制電離輻射引起的水的化學變化過程相當復(fù)雜。按照輻電離輻射引起的水的化學變化過程相當復(fù)雜。按照輻解產(chǎn)物的化學形態(tài)，可分為分子產(chǎn)物（解產(chǎn)物的化學形態(tài)，可分為分子產(chǎn)物（H2H2、O2O2、H2O2H2O2等），以及自由基產(chǎn)物（等），以及自由基產(chǎn)物（OHOH、H H、HO2HO

7、2等）。當外來游等）。當外來游離氧已去除時，輻射分解氧化產(chǎn)物就成為材料腐蝕所離氧已去除時，輻射分解氧化產(chǎn)物就成為材料腐蝕所需氧的來源。需氧的來源。如果水中含有氫，則由于它和輻射氧化產(chǎn)物之間的合如果水中含有氫，則由于它和輻射氧化產(chǎn)物之間的合成作用，能夠抑制水的輻射分解。在未加氫的冷卻劑成作用，能夠抑制水的輻射分解。在未加氫的冷卻劑中，由于輻解氧與金屬化合而逐漸消耗，輻解氫將逐中，由于輻解氧與金屬化合而逐漸消耗，輻解氫將逐漸積累起來，此時也能起抑制氧含量的作用。漸積累起來，此時也能起抑制氧含量的作用。 因而，有人認為冷卻劑中無需另外加氫，尤其因而，有人認為冷卻劑中無需另外加氫，尤其是不帶硼運行的電

8、廠，或者排水量較少的基本負荷電是不帶硼運行的電廠，或者排水量較少的基本負荷電廠。但那些頻繁排水的負荷跟蹤電廠，還必需加氫。廠。但那些頻繁排水的負荷跟蹤電廠，還必需加氫。實際運行中，考慮泄漏實際運行中，考慮泄漏(xilu)(xilu)及分布不均等因素，及分布不均等因素，通常對每公斤冷卻劑加入通常對每公斤冷卻劑加入252535mlH235mlH2（標準狀態(tài)）。（標準狀態(tài)）。第14頁/共27頁第十五頁，共28頁。第15頁/共27頁第十六頁，共28頁。第16頁/共27頁第十七頁，共28頁。第17頁/共27頁第十八頁，共28頁。 pH值對金屬腐蝕行為的影響 對于(duy)壓水堆一回路水浸潤表面的主要材料

9、不銹鋼和鎳基合金，水質(zhì) 偏堿能提高材料耐腐蝕性。 但是對于(duy)鋯合金，水質(zhì)偏堿會導(dǎo)致腐蝕速度增加, 當時，對鋯腐蝕速率無明顯影響，而當pH12時，腐蝕明顯加劇。pH值對腐蝕產(chǎn)物在回路中的遷移的影響。 腐蝕產(chǎn)物遷移是由于回路中溫度不同引起腐蝕產(chǎn)物的溶解度不同，從而形成腐蝕產(chǎn)物在溶解度大的地方溶解，流到溶解度小的地方沉積下來的現(xiàn)象。 如果能減少或防止回路中腐蝕產(chǎn)物向堆芯轉(zhuǎn)移，使其免于活化，則不僅可以大大降低停堆后一回路的輻射水平，而且可以減少腐蝕產(chǎn)物在燃料元件表面的沉積，維持良好的傳熱條件，提高pH值有助于達到上述目的。 第18頁/共27頁第十九頁，共28頁。 在堿性介質(zhì)中，亞鐵離子的溶解度

10、在某一溫度下有一最小值，在堿性介質(zhì)中，亞鐵離子的溶解度在某一溫度下有一最小值，pH值越高，相應(yīng)的最小值越高，相應(yīng)的最小溶解度溫度越低。此后，亞鐵離子的溶解度隨溫度升高而增加。這樣，在堿性溶液中，溶解度溫度越低。此后，亞鐵離子的溶解度隨溫度升高而增加。這樣，在堿性溶液中，腐蝕產(chǎn)物從一回路較熱的地方溶解，轉(zhuǎn)移到溫度低的地方沉積下來。因此，冷卻劑保腐蝕產(chǎn)物從一回路較熱的地方溶解，轉(zhuǎn)移到溫度低的地方沉積下來。因此，冷卻劑保持較高的持較高的pH值，能使腐蝕產(chǎn)物從堆內(nèi)遷移至堆外。值，能使腐蝕產(chǎn)物從堆內(nèi)遷移至堆外。 pH值對腐蝕的抑制作用以及對腐蝕產(chǎn)物遷移的控制作用，在壓水堆實際運行中已得值對腐蝕的抑制作用

11、以及對腐蝕產(chǎn)物遷移的控制作用，在壓水堆實際運行中已得到了充分的證實，對到了充分的證實，對Yankee核電廠的試驗表明，將核電廠的試驗表明，將pH值提高到值提高到之間后，不銹鋼和之間后，不銹鋼和鋯鋯-2合金等材料的腐蝕速率大為減少。另外，原來在中性水質(zhì)下長期沉積在燃料元件合金等材料的腐蝕速率大為減少。另外，原來在中性水質(zhì)下長期沉積在燃料元件表面的腐蝕產(chǎn)物逐漸消失。表面的腐蝕產(chǎn)物逐漸消失。 綜合上述綜合上述(shngsh)因素，對于現(xiàn)行的壓水堆核電廠一回路結(jié)構(gòu)材料，水質(zhì)偏堿性因素，對于現(xiàn)行的壓水堆核電廠一回路結(jié)構(gòu)材料，水質(zhì)偏堿性較好，以較好，以pH值為值為9.5 為宜。但為宜。但pH值提高受到各種

12、因素的限制，除前述鋯合金腐蝕條值提高受到各種因素的限制，除前述鋯合金腐蝕條件之外，為了防止有害雜質(zhì)在堆芯構(gòu)件縫隙處濃集，還應(yīng)對非揮發(fā)性強堿（件之外，為了防止有害雜質(zhì)在堆芯構(gòu)件縫隙處濃集，還應(yīng)對非揮發(fā)性強堿（LiOH）的濃度加以限制。此外，對于采用帶硼運行的反應(yīng)堆，尤其在堆芯壽期初期，硼濃度的濃度加以限制。此外，對于采用帶硼運行的反應(yīng)堆，尤其在堆芯壽期初期，硼濃度很高，即使加入大量很高，即使加入大量PH控制劑，也很難將控制劑，也很難將pH值調(diào)整到以上。事實上在反應(yīng)堆運行初值調(diào)整到以上。事實上在反應(yīng)堆運行初期，常將期，常將pH值下限取在弱酸范圍內(nèi)。值下限取在弱酸范圍內(nèi)。 第19頁/共27頁第二十頁，共28頁。第20頁/共27頁第二十一頁，共28頁。HeHnLi42311063第21頁/共27頁第二十二頁，共28頁。HeLinB427310105第22頁/共27頁第二十三頁，共28頁。第23頁/共27頁第二十四頁，共28頁。第24頁/共27頁第二十五頁，共28頁。第25頁/共27頁第二十六頁，共28頁。第26頁/共27頁第二十七頁，共28頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會計學。裂變產(chǎn)物